人工智能（AI, Artificial Intelligence）正在迅速改变家电行业。 企业高效、快速地推出集成人工智能的家电，提供智能选项及高效性、个性化功能。从冰箱等大型家电到恒温器、咖啡机和语音助手等小型家电，人工智能在家电行业各个细分领域都有显著的影响。 随着智能家电的出现，用户对产品的性能要求、期待值持续升高。冰箱、洗衣机、烤箱和安全摄像头等设备预计将降低运营成本，深度学习用户的习惯，并依据其他脉络数据提供个性化功能。这些显著的进步得益于智能化处理能力、存储、内存以及机器学习（ML，Machine Learning）和深度学习（DL，Deep Learning）方面的技术发展。 本文探讨了人工智能在家电行业中的发展现状、未来趋势以及被采用过程中的挑战。同时，还将重点地介绍业内市场竞争中的龙头企业以及人工智能集成家电的功能。
人工智能及其在家电中的作用 人工智能、机器学习和深度学习的应用使家电更加智能化，能够更好地适应复杂的环境和任务。家电中最常用的算法包括自然语言处理（NLP，Natural Language Processing）、基于模糊逻辑的方法、计算机视觉、图像识别和操作控制。 （1）机器学习与智能家居 机器学习使机器的系统能够依据收集到的数据进行学习。在这些智能设备的内部，各种传感器用于监测光照和热量等要素条件。 在持续运行的过程中，传感器收集的数据可以用于训练特定家电的机器学习算法，从而提高基于用户日常习惯和常规操作的运行效率。例如，通过持续跟踪使用情况和识别模式，智能咖啡机可以在工作日早上7点开始煮咖啡，而在周末却是早上8点开始煮咖啡。 机器学习持续赋能家电的自动化、提供用户个性化的偏好。例如，智能吸尘器可以根据用户的日程安排自动启动。如果用户通常在晚餐后打扫厨房，吸尘器将会在每晚晚餐后自动启动，同时还可以调整其清洁参数，以模拟平时用户对厨房的清洁设置。 （2）人工智能如何提升家电功能 以下是人工智能提升家电功能的主要方式： 自动化：智能家居的特点是各种互联设备通常由一个中央枢纽控制，例如三星的Smart Things Hub——集成人工智能枢纽和平台整合多项设备，使用户能够从一个集中平台控制多项设备，完成整体的自动化。使用人工智能算法来学习用户偏好，分析连接设备的数据，并做出智能决策。用户可以从一个界面或使用语音命令监控各项设备并发出指令。 智能语音助手：如亚马逊Alexa或谷歌助手等语音控制助手，利用自然语言处理和机器学习来回答问题。在最简单的形式中，用户可以通过语音命令要求这些设备添加购物清单项目或播放歌曲。此外，基于互操作性，智能语音助手可以控制家中的其他设备，包括音频设备、卷帘/窗或照明等。通过语音命令控制不同设备和装置的能力显著改善了用户体验，特别是对于老年人和残障人士。 预测性维护：设备故障可能由多种因素引起，如硬件和软件问题。预测性维护可以预见因组件故障、错误导致的机器停止运行的时间，这对用户非常有益，因为可以提高大型家电的效率，同时降低成本。此外，预测性维护可以识别特定的故障组件，意味着只需更换故障部件即可，而非整台机器。这种方法不仅节省资源，还使维护过程更加环保。随着物联网（IoT）、云计算和人工智能等技术的广泛应用，家电的维护已经从反应性方法转变为主动性方法，从而进一步简化了维护过程。 在分析模型和状态的监控时，使用诸如振动分析和物联网传感器等数据来识别可能代表设备故障或损坏的模式，以便在其导致安全风险发生之前得以识别。例如，LG公司的ThinQ技术使用传感器监控设备性能，并预测它们是否需要维护。 预测性维护还可以利用从设备收集的过往数据进行分析，使用模式识别来确定某些事件与机器故障之间的相关性。例如，可以确定洗衣机在某些组件出现故障迹象之前还能运行的周期。 人工智能提升智能家电功能的其他方式，包括： ——能效提升； ——自适应烹饪和烘焙； ——个性化推荐； ——远程监控和控制。
智能家居技术的演变 智能家居的概念并不超前，早在20世纪初就已被提出。从此，智能设备的功能和性能有了巨大的飞跃。例如，家电现在可以自动化处理家中的日常工作任务，如安全、照明控制和能源管理。有研究预计，全球智能家电市场到2030年将达到585亿美元，从2022年至2030年间的年均复合增长率为9.2%。 集成人工智能家电的出现使制造商很早就认识到人工智能将在未来的智能家居中扮演重要角色。随着技术的不断发展，现在是基于人工智能的集成电路在运行着各种嵌入人工智能技术装备的家用电器。 物联网（IoT）是一组联网设备，其与云等数据存储点进行通信，在一定程度上实现自动化，比如远程控制灯光和供暖。有了集成人工智能的物联网设备，用户可以期待更高的便利性、安全性和效率。例如，现在人工智能驱动的智能安全摄像头可以追踪移动，识别移动类型并告知用户。
主要智能家电企业 全球制造家电的企业数量庞大，但并非所有公司都在其设备中集成了人工智能技术装备。以下例举目前在其家电产品中使用人工智能技术的主要公司及其概述。 亚马逊：公司生产语音控制家电，如智能音箱Echo Dot。其产品系列中的其他此类设备包括Echo Show和Echo Buds。 三星：公司以其通过人工智能节能模式实现家电卓越的节能功能而闻名，其中集成人工智能的家电包括： ——AI冰箱； ——AI洗衣机； ——AI洗碗机； ——AI智能吸尘器； ——智能电视。 LG：总部位于韩国的LG公司也在其主要生产制造的家电中使用人工智能，方式与三星类似。其使用人工智能的主要家电包括AI DD洗衣机、AI ThinQ冰箱和AI洗碗机。 西门子：公司生产智能家电，如智能冰箱、智能洗碗机和智能烤箱。
人工智能在家电中的优势与影响 以下是人工智能家电所呈现的主要优势： （1）增强便利性 集成人工智能的家电通过自动化安全监控和语音助理等完成日常工作任务，给大众带来了许多便利和乐趣。集成人工智能的智能烤箱可以帮助用户提高烹饪水平。例如，博世8系列（Bosch Series 8）烤箱利用其内置的人工智能系统可以准确地预测完成烹饪所花费的时间，消除了用户在烹饪过程中需打开烤箱检查食物状态的顾虑。 （2）节省时间 大多数智能设备的一个重要优势是节省时间，用户可以使用智能家电自动化地处理琐碎的家务，如在特定时间准备咖啡，或通过语音命令启动和关闭安全系统。 其中，此优势表现最为突出的设备是吸尘器机器人，如Ecovacs（科沃斯）的产品，能够自动清洁地面，具备环境映射和障碍物穿越功能。通过物体检测能力，机器人能够避开拖鞋、玩具等物品，并避免被电缆所缠绕，运行机器人使用的是深度神经网络（DNN，Deep Neural Network），如卷积神经网络（CNN，Convolutional Neural Networks）。 （3）提升能效 根据国际能源署（IEA）的一项研究，到2040年，人工智能可以在全球范围内节省高达15%的能源。报告建议使用智能恒温器和智能照明，可以在2017年至2040年间节省10%的能源。 例如家电制造商三星，基于人工智能将节能提升到了新的高度。其智能冰箱通过人工智能节能模式可以减少30%的能耗。智能恒温器和照明设备还可以通过分析使用习惯，并根据温度和时间进行相应调整，减少能源浪费。 （4）节省成本 预测性分析、减少能耗和适当使用水是家庭通过使用智能家电节省成本的方法。此外，使用如配备人工智能的吸尘器机器人和智能安防摄像头等设备，可以减少对人工的需求，从而节省成本。 三星洗衣机的人工智能节能模式可减少70%的能耗，同时还消耗更少的水和洗涤剂，使用户能够节省开支。 （5）用户体验的个性化和定制化 配备人工智能的家电和设备，通过学习用户习惯提出相应的建议，如语音助手、冰箱和恒温器，来实现提供个性化的性能。 人工智能家庭安防系统还提供高度个性化的服务，可以确定授权用户，接收个性化通知，进行行为分析，并以个性化方式控制访问。
使用人工智能的家电示例 人工智能在小型和大型家电中的集成改变了人们使用和与日常设备互动的方式。以下是五个主要示例： （1）人工智能驱动的智能冰箱 人工智能驱动的冰箱可为用户提供高级个性化选项，结合了多种技术方案，如计算机视觉、自然语言处理、传感器和Wi-Fi连接。基本上，冰箱中的人工智能旨在学习用户输入和输出之间的功能关系，近似连续功能的精度，并使用泛化和灵活性功能，实现以下优良性能，助益用户生活： ——优化能源消耗； ——通过持续监控食物和其保质期来减少食物浪费； ——使用广泛的食谱数据库来规划膳食和个性化食谱。 AI冰箱的温度可以根据环境温度和其他温度的变化自动调整，当用户拥有其他连接设备，如语音助手和智能烤箱时，这些设备的功能将会更加强大。 （2）智能洗衣机和干衣机 集成了人工智能的洗衣机通过数据学习洗涤周期的选择和时间安排，为家庭带来了便利，可以利用对衣物成分的适配，确定正确的用水量、洗涤剂量和洗涤时间。洗衣机还可以检测污垢状态、情况和织物类型，以推荐和选择最佳的洗涤周期和洗涤剂量，从而实现资源的最佳利用。 例如，三星Bespoke AI洗衣组合使用人工智能和先进的湿度传感器来确定衣物的湿度情况，然后自动优化洗涤温度和调整洗涤周期，以减少衣物磨损。 机器学习算法，如随机森林分类和逻辑回归，可以赋能智能技术成果。虽然并没有明确提到，但配备人工智能的洗衣机和干衣机也可能使用神经模糊（neuro-fuzz）和模糊技术（fuzzy）来决定特定洗涤所需的水和洗涤剂量。 （3）配备人工智能的烹饪设备 配备人工智能的智能烤箱在监控食物的同时优化烹饪参数，可推荐温度、烹饪模式和烹饪时间。智能烤箱使用计算机视觉进行食物识别和烧焦检测，能够识别不同的菜肴和成分，从而建议烹饪参数。 以博世8系烤箱为例，可连接到AI云服务器，使用户能够进行多样选择，用户可以选择适当的烹饪程序，烤箱预测菜肴的完成时间。该烤箱还具备AI学习能力，能够从其他用户那里学习，利用其他用户的数据进行预测分析，每30秒更新一次烹饪时间。 （4）智能家居中的语音控制 语音助手软件可以部署在智能音箱上，如亚马逊的Alexa、苹果的Siri等设备。虚拟助手利用自然语言处理、深度神经网络、语音识别和自然语言生成（NLG，Natural Language Generation）的性能来综合用户输入并生成个性化回应。虚拟助手市场预计从2023年的113亿美元增长到2028年的458亿美元。 为了实现集中控制，虚拟助手可以集成其他智能设备，如安全系统、灯光、窗帘和咖啡机。语音命令将控制其他设备，从而增强用户的控制力。 （5）将人工智能集成到娱乐和多媒体设备中 电视、扬声器和主流媒体设备只是部分可以集成人工智能的多媒体设备。支持人工智能的电视可以支持语音控制、环境模式、内容推荐、高级搜索功能和图像处理技术，提供更好的视听体验。 结合Google助手等语音激活系统，电视可以成为控制灯光、温度或其他连接设备的中心。
智能家电集成人工智能面临的挑战 尽管家电市场产品的推出和创新十分迅速，但仍然有许多挑战阻碍消费者购买集成人工智能的家电。因此需积极直面挑战，探索解决方案，克服困难。 （1）家电成本 开发集成人工智能性能的家电通常成本高昂，特别是对于需要高精度和最佳性能的人工智能系统的家电产品，如吸尘器、安全系统和冰箱。 开发基于人工智能的智能设备所涉及的成本包括： ——基于使用先进算法、实验和原型制作而产生的研发成本； ——数据收集、标注、筛查和学习培训的成本可能很高，且需要时间； ——招聘具有人工智能专业知识和家庭自动化经验的专业人才成本高昂； ——由于网络安全问题，必须确保设备安全，这也是一项支出成本； ——与经过验证的传统设备不同，新的人工智能设备必须经受严格且持续性的测试； ——制造商必须考虑不同市场的法规和认证。 对于消费者来说，高昂的初始购买成本是许多人望而却步的原因。例如，三星的Family Hub系列配备人工智能的冰箱售价超过1800美元。 与专业的人工智能公司合作可以帮助降低成本。此外，随着技术的普及和生产成本的降低，人工智能家电的生产和消费成本预计也将降低。 （2）网络安全 随着人工智能技术的加入，智能家居设备的网络安全面临着威胁，且相关领域不断扩大，攻击者现在可以直接针对人工智能算法，操纵其以达到恶意目的。 攻击者可以对人工智能模型进行“入侵攻击”或污染，目的是通过对训练数据集引入的修改来操纵算法。这可能会导致设备故障或由于数据集受损而中断服务。 由人工智能所驱动的设备收集了大量的用户数据和各类偏好，违规行为可能会破坏相关数据，进而导致身份盗用等非法活动的产生。 建立信任至关重要，以确保智能设备的应用。恶意行为可能会损害制造商的品牌声誉，从而影响采用。此外，像Mirai IoT这样的僵尸网络攻击可能会造成广泛区域性的损害，例如2016年在美国针对智能设备的攻击。 制造商必须采用先进的加密技术，定期审核其系统，实施安全设计原则，并使用安全的API来加强安全性。 用户还应提高家庭网络安全性，采用诸如强密码和虚拟专用网络（VPN，Virtual Private Network）等简单策略。 （3）标准化缺乏 由于目前在智能家电制造领域缺乏标准，大多数企业使用不同的协议和技术，这导致了互操作性问题，因为消费者现在必须确定哪些设备是兼容的。 碎片化的开发生态系统会导致用户困惑，对制造商来说也意味着更高的开发成本。这可能会导致购买的延迟，因为用户在等待协调以避免耐用性和兼容性问题的产生。 （4）伦理和法规问题 有许多伦理和法规问题阻碍了智能设备的采用，相关问题包括算法偏见、数据隐私和道德决策。制造商必须确保其是保密的、公平的、值得信赖的和负责任的，特别是对其设备收集的数据。 其他伦理问题包括数据隐私、问题责任、就业转移、可靠性和安全性。 政府正在制定法律和指导方针来管理和引导人工智能的使用。法规必须在国家范围内落实标准化，以便快速采用相关法律。 此外，制造商必须采取适当的法律策略，确保其设备不会侵害用户权利。随着技术的进步和政府制定必要的法律，许多问题将得到解决。
智能家电搭载人工智能的未来 人工智能必将对智能家居行业产生深远影响，无论是在现在还是未来。随着企业开发出更先进的神经引擎和人工智能芯片，针对更高性能的电源管理和内存管理有了更好的解决方案。此外，随着不懈地研究和开发，消费者可以期待更加方便和高效的设备。 例如，智能冰箱有望成为减少食物浪费的先锋驱动。研究显示，欧盟每年约有8800万吨食物被浪费。通过冰箱的餐饮计划、食物新鲜度跟踪和基于现有食材的菜谱建议，可以限制食物的浪费。 洗衣机和烘干机有望通过基于声音的异常检测提高效率。相关领域的研究正在通过深度神经网络分析设备的功能情况来不断发展。这将有助于开发预测性分析模型技术，帮助用户和服务团队在早期发现设备故障。 LG和三星等公司正在开发嵌入式人工智能芯片，以实时处理大量数据来改善客户体验。通过科学技术的研究发展，设备间可相互通信，并与其他品牌的设备进行通信。例如，LG的AI芯片可以实时处理信息，识别环境变化，并相应地调整设备的性能。 新一代语音助手承诺带来一系列改进，包括更好地理解复杂的指令、解释脉络线索和发展通用智能。例如，亚马逊的Alexa部门负责人计划将智能音箱配备超越语音识别的能力，同时还将能够识别面部表情和手势。
结论 将人工智能集成到家用电器中可以提高传统家用电器的效率。现在，冰箱可以根据食材的可用性、用户的喜好和饮食目标来规划适配的餐饮，并提供菜谱建议。通过互操作性，智能烤箱可以根据用户选择的用餐时间点进行预热。 集成人工智能的家用电器不仅带来了多种多样的功能，三星还表示，其配备人工智能的冰箱和洗衣机可以通过AI节能模式将能源消耗降低70%。这些设备研究用户的日常，以确定其喜好和习惯，为其提供持续的便利性和个性化。人工智能设备的其他积极影响包括提高安全性、舒适性和个性化。 然而，仍然存在的些许挑战阻碍着相关设备的生产和采用。主要问题是开发和购买的成本。此外，在网络攻击变得普遍的时代，消费者仍然担心网络威胁和数据隐私问题。 随着人工智能技术的不断发展，全球期待着未来看到更加创新和多样化的人工智能家用电器的问世。
图文来源：Numalis-AI与社会 发文日期：2023年10月24日。 https://numalis.com/publications-123-comment_lintelligence_artificielle_revolutionne_le_secteur_des_appareils_electromenagers.php 原标题： COMMENT L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE RÉVOLUTIONNE LE SECTEUR DES APPAREILS ÉLECTROMÉNAGERS 原作者： Baptiste Aelbrecht, Jacques Mojsilovic
